Исследование характеристик транзисторных усилителей с RC-связью: Методические указания к лабораторной работе № 3 по курсам "Электронные устройства робототехнических систем" и "Электронные устройства мехатронных систем", страница 6

По способу подачи сигнала обратно к связи на вход усилителя различают последовательную обратную связь (рис. 13а), когда сигнал обратной связи поступает на вход усилителя последовательно с источником входного сигнале, и параллельную обратную связь (рис. 136), когда сигнал обратной связи поступает на вход усилителя параллельно источнику входного сигнала. В первом случае во входной цепи суммируются напряжения U_ВХ. и U_OC , во втором случае суммируются токи i_ВХ и i_ОС, и поэтому от способа подачи сигнала обратной связи на вход усилителя зависит изменение входного сопротивления усилителя с обратной связью.

При последовательной ООС ток, потребляемый входной цепью усилителя от источника сигнала, уменьшается [1], что говорит об увеличении его входного сопротивления, т.е. R_ВХOC > R_{ВХ .}

При параллельной ООС ток, потребляемый от источника сигнала, возрастает [1], приводя к уменьшению входного сопротивления усилителя с такой ООС, т.е. в этом случае R_ВХОС<R_ВХ.

Влияние ООС на коэффициент усиления по напряжению и его изменения, на шумы, нелинейные искажения, амплитудно-частотную и фазочастотные характеристики усилителя не зависит от вида ООС.

Так, все виды ООС уменьшают коэффициент усиления по напряжению

, где K_Uoс - коэффициент усиления с обратной связью; K_U - коэффициент усиления без обратной связи;  b_OC  -  коэффициент обратной связи.

Величину   b_OC K_U  называют петлевым усилением, т.е. усилением в петле ООС.

В случае больших значений коэффициента усиления  K_U  усилителя, при введении в нем ООС его коэффициент усиления будет практически определяться только параметрами цепи обратной связи. Действительно, ООС любого вида уменьшает изменения коэффициента усиления усилителя [1]. Так, если усилитель без ООС обладает относительным изменением коэффициента усиления    

d K_U = D K_U / K_U  то при введении ООС относительное изменение коэффициента усиления равно. Поэтому введением дозированной ООС можно добиться необходимой степени стабильности коэффициента усиления по напряжению, что весьма важно для усилителей автоматических систем.

Стабилизацией коэффициента усиления при введении ООС можно объяснить расширение полосы пропускания усилителя, охваченного ООС любого вида.

Фазовый сдвиг, вносимый усилителем, при введении ООС уменьшается примерно в () раз, т.е.  . Это справедливо при относительно небольших углах сдвига фаз, вносимых усилителем без обратной связи.

ООС любого вида уменьшает нелинейные искажения усилителя, обусловленные нелинейностью характеристик усилительных элементов. Как известно [2] выходной сигнал усилителя при наличии нелинейных искажений помимо полезной составляющей содержит сигналы высоких гармоник, т.е. . При введении ООС гармонические составляющие, как и полезный сигнал, будут уменьшаться в  раз.

При этом величина полезного сигнала может быть доведена до требуемого уровня за счет дополнительного усиления каскадом, немеющим нелинейных искажений. Таким образом, при введении ООС расширяется линейный участок амплитудной характеристики усилителя. Однако уменьшение нелинейных искажений в раз возможно лишь при относительно небольшом значении коэффициента гармоник 10-15%.

При анализе схем усилителей в случаях наличия в них цепей обратных связей для оценки влияния их не входное и выходное сопротивление усилителя необходимо знать, к какому конкретному виду относится та или иная обратная связь. В качестве примера рассмотрим используемые в лабораторных работах схемы усилителей с обратной связью, изображенные на рис. 14,15,16 и 17.

Для определения вида обратной связи в усилителе по схеме рис.14 представим его для сигнала переменного тока в области средних частот в виде эквивалентной схемы, изображенной на рис. 18. Здесь сигнал обратной связи U_ОС пропорционален выходному току транзистора    , причем при коротком замыкании нагрузки  сигнал обратной связи не исчезает. Следовательно, это обратная связь по току.